(57)【要約】【課題】原料を反応及び／又は非反応下に単独、複数の装置に仕込み、従来から工程的に一様に進捗させ難い回分式製造プロセスを簡便なプログラム・システム手法で、効果的な自動制御下に効率よく製品化できる回分式製造プロセスの自動化システムを提供する。【解決手段】コンピュータに予め製造対象製品の製品工程表群４を登録し、製造選択製品５の製品工程表に、原料、プロセス装置、プロセス機器に係わり量的、動作的、時間的な変化要素、これら組合せ変化要素全てを単位工程の一次工程情報２とし、何れの単位工程進捗中に発生する置換え、新規追加の変更要素の全てを単位工程の二次工程情報３として登録し、一次工程情報を出力且つ二次工程情報に照合させて複数の工程動作情報６を時系列下に直列及び／又は並列させて制御装置７に伝達・出力させ、プロセス装置及びプロセス機器に係わる複数のプロセス動作部８を動作させて選択製品を製品化させる。【選択図】  図１
2005135337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を、単一又は多段及び／又は並列に設ける複数のプロセス装置に仕込み、自動制御下に実行させて反応及び／又は非反応下に製品化させる回分式製造プロセスの自動化システムにおいて、
コンピュータには、予め製品コード、装置名、生産量、製造ロットＮｏ．による製造対象製品の製品工程表群を登録させ、この製品工程表群から製造指示される選択製品の製品工程表を製造計画書に呼出させ、
前記選択製品の製品工程表には、必要とする原料種、プロセス装置、プロセス機器とに係わって発生する量的、動作的及び時間的変化であるそれぞれ単独の変化要素の全てと、これら単独変化要素の組合わせ変化要素の全てとを単位工程とする一次工程情報と、
前記一次工程情報に照合させて、何れかの単位工程中に前記変化要素に係わって、一次的に又は突発的に発生する置換え又は追加に基づく変更要素の全てを、単位工程として自在に対処させる二次工程情報とを登録させ、
前記製造計画表に呼出される前記選択製品の一次工程情報に係わって、前記二次工程情報の有無し判定をさせ、得られる複数種の複数個の工程動作情報として、時系列下に直列及び／又は並列させて分配制御装置に伝達させ、
前記分配制御装置からの出力信号によって、前記プロセス装置及びプロセス機器に係わる各種の駆動機器、各種の作動弁、各種の調節器、各種の計測・計量器とから選ばれる何れか複数のプロセス動作部を、時系列下に直列及び／又は並列させて駆動又は動作させて前記選択製品を製品化させることを特徴とする回分式製造プロセスの自動化システム。
【請求項２】
前記製品工程表には、縦行と横列とで指示される情報登録セルを有し、前記縦行には選択製品の製造に要する全操作の始動順位を登録させ、前記横列には前記全操作に対応する各工程コード、その各工程コードに対応する単位工程名、その各単位工程に係わるｎ個の設定値（ｎ＝１〜４の整数）と、その各単位工程の設定値を時系列下に直列に実行させる動作順位及びその特定の動作順位に係わって並列させて実行させる単位工程と、且つ前記各単位工程が原料及び中間生成物及び製品に係わつて、それに該当する前記プロセス装置先とを登録させていることを特徴とする請求項１に記載の回分式製造プロセスの自動化システム。
【請求項３】
前記分配制御装置からの出力信号によって駆動又は動作する前記プロセス動作部の全てを、完全自動制御下に実行させることを特徴とする請求項１又は２に記載の回分式製造プロセスの自動化システム。
【請求項４】
前記分配制御装置からの出力信号によって駆動又は動作する前記プロセス動作部の全てが自動制御下にあって、一次的に又は突発的に発生する変化要素に対処させて手動動作で前記単位工程を自在に対処させた後、継続させて前記単位工程を自動制御下に実行させることを特徴とする請求項１又は２に記載の回分式製造プロセスの自動化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回分式製造プロセスの自動化システムに関し、より詳細には、単独又は複数の装置を用いて、原料を回分式に反応及び／又は非反応下に製品化させる回分式製造プロセスは、従来から多品種変量生産に適することから各種の工業分野で実施されている。
従来から、その回分式の生産様式には、経時的にも、工程的にも煩雑で一様に進捗させ難い作業手順を有しているが、近年、その多くは自動制御下に実施されている。
また、従来から、このような自動制御下の実行に人的作業を混在させる等の回分式製造プロセスに対して、著しく簡便なシステム手法で自動化させて効果的に工程を進捗させ、且つ突発的な割込み作業や、人的作業を含めた工程組換えや変更等にも自在に対処できる回分式製造プロセスの自動化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種の工業薬品、医薬品、農薬、塗料、化粧料、ファインケミカル、食品などが、化学工業、薬品工業、素材工業、食品工業等の分野で工業的に製造されている。このような製品の多くの生産様式は、複数種の原料を単一の装置内に仕込んだり又は複数の装置を多段に又は並列させて用いて、反応及び／又は非反応下に回分式の製造方法で製造されている。また、その多くは、コンピュータを介して自動制御下に完全自動化製造であるか又は人間による作業を混在させる半自動化製造として、その製造工程に係わって広く自動化制御下に実施されている。その自動化の態様としては、多品種製造の切換えバッチ制御であったり、生産手順あるいはその処方（作り方）を適宜変更させるバッチ制御であったり、また、コンピュータによる自動化制御と人間による作業が混在させるバッチ制御であったりしてその自動化態様も一様でないのが実状である。また、従来から、バッチ製造においては、ＣＲＴ表示装置を用いて、プラントの制御運転や監視を行うための分散型制御システムなるプラント制御システムが知られている。すなわち、ＣＲＴ表示装置の画面に、プラントの制御や運転に必要な各種の情報を表示させたり、プラントに異常が発生したとき警告表示して通知させて、適切な指示や処置を行うシステムである。
【０００３】
このように各種の工業分野における工業製品が、回分式製造（又はバッチ式製造）によって製造されている状況下にあって、例えば［特許文献１］には、多品種の製品をバッチ処理により生産するバッチプラントの制御システムとして、バッチ処理を実行中にそのプラントに係わって時系列的に存在する各種のデータを収集・記録させて、その収集した各種の時系列データをバッチ単位でまとめて保存させる手段を有するバッチプラントの制御システムが提案されている。このような時系列データのバッチ単位によって、あるバッチの時系列データを検索して、銘柄毎に製品を作った過程を解析させたり、銘柄毎に造った製品の品質管理を容易にさせると記載されている。
【０００４】
また、［特許文献２］には、バッチプラントを制御する制御装置と、この制御装置に接続され制御装置が扱う各種の情報を管理する管理機能を有する監視装置とを備えるバッチプラント制御装置が提案されている。その監視装置には、バッチ運転の手順、使用データ等の規定、編集する処方管理手段と、これを動作させる装置を選択する機能、そのバッチを識別するコードを決定する機能を作成する手段と、この手段により作成された実行を制御装置に登録する手段とを設けるバッチプラント制御装置が提案されている。このような監視装置を設けることによって、バッチ運転が進んでから別の装置を割り付けたり、運転開始後に装置を変更する等の作業を簡単に行えると記載されている。
【０００５】
また、［特許文献３］には、薬品、塗料、食品などの製品に係わって多品種変量生産をする単一又は複数の設備を用いて特定製品を製造させるに、個々の設備ごとに、コンピュータによる自動制御と手動操作による作業を分割させ、且つ製造作業手順書を作成し、この手順書をもとに異なる設備間の関連を記述する工程関連図を作成し、これらの情報を翻訳処理させて制御シーケンスを作成し、この制御シーケンスにより制御機器を制御させるバッチプロセスのシーケンス制御方法が提案されている。このような振り分けシーケンス制御によって、自動制御と手動作業の混在が多い通常のバッチプロセスにおいても、容易に効率的にシーケンス制御を実行させることができると記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３３０１１７号公報
【特許文献２】特開平８−２２１１０３号公報
【特許文献３】特開平５−２５０００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上から、既に上述する［特許文献１］〜［特許文献３］に提案するように、従来から回分式生産様式（又はバッチプロセス様式）による製造プロセスでは、各種の工業製品を自動制御下に製品化させるに際して、回分式生産様式には経時的に、又は工程的に煩雑で一様に進捗させ難い作業手順に対処させなければならない。例えば、多品種の製品を回分式プロセスで製造させるに回分式生産様式に存在する各種の時系列データを収集し、バッチ単位毎に保存・管理させて時系列的に対処させたり、また、回分式製造プロセスを制御させるに制御装置が扱う各種の情報を管理する監視装置を備えて、バッチ生産に係わる装置の割付け、装置の変更に対処させたり、更には、自動制御作業と手動作業とを予め分割させる製造作業手順書に基づく制御シーケンスを対処させる等の如く、従来から、提案されている回分式製造プロセス（又はバッチプラント）に対する制御対象が、何れも自動化システムとしてトータル的に、または、適宜自在に自動化対応させるには、未だ充分に満足されるに至っていない傾向にある。
【０００８】
以上から、本発明の目的は、従来から回分式製造プロセスに求められる多品種変量生産や、適宜に対応を求められる生産様式の変更や、また、自動化制御下に適宜に人的操作を介在させるように、従来から回分式生産様式に見られる経時的に、又は工程的に煩雑で一様に進捗させ難い作業手順をより簡便にシステム的に対処させるべく、著しく簡便なシステム手法で自動化させて、効果的に工程を進捗させ、且つ突発的な割込み作業や、また、人的操作を含めて工程の組換え変更などにも自在に、著しく簡便に対処させられることを特徴とする回分式製造プロセスの自動化システムを提供させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者らは、上記課題を鋭意検討した結果、回分式製造プロセスにおいては、原料を単一又は複数の装置に仕込み、その製品が製造プロセスにおいて反応及び／又は非反応下に製品化させるに、その装置が単一又は多段及び／又は並列に設ける複数の装置であっても、また、仕込まれる原料が「原料」→「製品化」される場合であったり又は「原料」→「中間生成物」→「製品化」される場合であっても、その製品化の進捗過程には、それぞれ量的、時間的、温度的、装置的に異なる変化要素がプロセスとして係わって来ることに着目して、回分式製造プロセスにおいて製品を製造させるには、量的変化、動作的変化及び時間的変化下に発生する変化要素の全てを単位工程として実行させられることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明によれば、単一又は多段及び／又は並列に設ける複数のプロセス装置に一種又は二種以上の複数原料を仕込み、自動制御下に実行させて反応及び／又は非反応下に製品化させるに発生する複数種で複数個の変化要素の全てを、また、その変化要素の係わり方の全てを単位工程として実行させることで、従来からの回分式製造プロセスを、よりスムーズに、よりトータル的にシステム実行させることを特徴とする回分式製造プロセスの自動化システムを提供する。
【００１１】
すなわち、本発明の自動化システムにおいては、コンピュータに、予め製品コード、装置名、生産量、製造ロットＮｏ．によって製造対象製品を製品工程表群として登録させている。この製品工程表群から、指示させて製品化される選択製品が、製品工程表として選択されて製造計画書に呼出される。
そこで、この選択製品の製品工程表には、必要とする原料種、必要とするプロセス装置及びプロセス機器とに係わって発生する量的変化、動作的変化及び時間的変化のそれぞれ単独変化要素の全てと、これら単独要素の組合わせ変化要素の全てとを、選択製品を製品化させるに必要な単位工程とする一次工程情報が登録され、且つ適宜呼出しされるように管理される。
【００１２】
また、この製品工程表は、一次工程情報に照合させて、製造工程を進捗させているに際して、一次工程情報に基づく何れかの単位工程に、一時的且つ突発的に発生する置換え又は新規追加に基づく変更要素の全てを単位工程とする二次工程情報を、適宜自在に対処させられるように管理される。
次いで、製造計画表に基づいてコンピュータの端末器を介して選択製品に係わる一次工程情報を出力指示させ、次いで、出力指示される一次工程情報には、二次工程情報の係わりの有無を判定照合させて、選択製品を製品化させるに必要な全単位工程に係わる複数種の複数個の工程動作情報として、時系列下に直列及び／又は並列させて分配制御装置に伝達される。
次いで、分配制御装置から時系列下に直列及び／又は並列させて出力される信号によって、選択製品を製造させるプロセス装置及びプロセス機器に係わる各種の駆動機器、各種の作動弁、各種の調節器、各種の計測及び計量器とから選ばれる何れか複数のプロセス動作部を、時系列下に直列及び／又は並列させて駆動又は動作させて選択製品が製品化させられることを特徴とする回分式製造プロセスの自動化システムが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上から、本発明によれば、製品を製造させるに際して、原料として、その中間生成物として、更には最終製品としての何れもが、物質としてプロセス装置又はプロセス機器に係わることから、必ずや発生する又は発生させなければならない変化要素の全てを、単位工程とすることにより、従来から回分式製造プロセスに適する多品種変量生産や、また、適宜に対応を求められる生産様式の変更や、また、突発的に又は一次的に人的作業を介在させる等の特徴又は煩雑さを有する回分式生産様式に対して、著しく容易に、著しくトータル的に、システム的に自動制御下に製造工程を実行させることができる。
また、その単位工程の多くが、経時的に、又は工程的に煩雑で一様に進捗させ難い作業手順を、自動化させて著しく簡便なシステム手法で、製造工程を効果的に進捗させ、且つ突発的な割込み作業、また、人的作業を含めて工程の組換え変更などにも自在に対処できる回分式製造プロセスの自動化システムを提供させることができる。
【００１４】
また、このような本発明による自動化システムは、上述する如くの単位工程を定義することで、必要とする原料、必要とするプロセス装置、必要とする計測器及び計量器なるプロセス機器から選ばれる何れか１種又は２種以上に係わって発生する変化要素の全てを、また、これら単独要素の係わり方の組合わせ要素の全てとを、単位工程の対象に定義付けさせていることから、量的変化、動作的変化、時間的変化のそれぞれ単独要素として、また、これら単独要素の係わり方の組合わせ要素の全てが単位工程になることから、その変化要素は、容易に情報として、登録・管理され、また、容易に信号として呼出し・出力される要因である。その結果、本発明においては、回分式製造プロセスを「製品工程表」形式として著しく簡便な手法で、自動制御下にシステム化実行させることができる。
【００１５】
また、既に上述する如く、単位工程の発生及び実施させる順位は、通常の回分式製造プロセスにおいて、時系列下に直列及び／又は並列して発生することから、本発明が定義するような変化要素を単位工程とするその実施順位は、容易に時系列下に直列及び／又は並列させて実行できる動作情報として、容易に信号化させることができる。
【００１６】
また、本発明においては、このように回分式生産様式に係わって、その変化対象の全てを単位工程として定義することから、例えば、何れかの単位工程が自動制御下に進捗する過程において、一時的且つ突発的な変化要素として発生する置換え又は新規追加に基づく変更要素の全てを単位工程として、自在に動作する動作情報に、容易に信号化させることができる。
【００１７】
また、本発明においては、このように単位工程を一つの情報として登録されることから、予め製造対象製品を製造させるに必要とする単位工程の全てを情報として登録させられることから、製造対象製品を予め製品工程表群として登録・管理・出力させることができるのである。
【００１８】
また、これらの製品工程表群には、実績として分配制御装置を介して選択製品を製造させるに要した単位工程の全ての情報（又は信号）が、実績情報としてフィードバックされて実績工程表にストックされることから、この実績工程表から逐次製品工程表群に移管登録させることができる。
【００１９】
また、以上のように本発明で定義する単位工程に係わって自動制御下にコンピュータの登録、呼出し・実行・表示の機能を生かして実行させることで、本発明による回分式製造プロセスの自動化システムにおける単位工程は、例えば、タッチパネル上で実行できることから、自動化運転中に登録（プログラム）されていない単位工程を手動操作で割り込みさせられ、突発作業に自在に対処させることができる。
【００２０】
また、「製品工程表」形式に登録する工程動作情報は、本発明においては、常に分配制御装置と１対１の関係で信号として実行させられ、また、運転時には、例えば、タッチパネル上の表示が、オペレータが操作させると同様に変化対応させられるので、その結果、コンピュータの画像表示装置に併せて動作表示させられ、各単位工程の進捗を容易にモニターさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、［図１］〜［図１０］を参照させながら、本発明による回分式製造プロセスの自動化システムの実施形態について更に説明する。
【００２２】
本発明による自動化システムは、既に上述する如く、製品を回分式生産様式で製品化させるに、用いる原料が単一又は多段及び／又は並列に設ける複数のプロセス装置及びプロセス機器に係わって、反応及び／又は非反応下に発生する変化要素の全てを、単位工程として定義して、その単位工程を自動制御下にトータル的にシステム実行させることが特徴である。
【００２３】
なお、本発明において特徴的に定義化される単位工程の対象になりうる変化要素を発生させるプロセス装置としては、製造工程を通して原料、中間生成物、製品等が反応及び／又は非反応下に留まる貯槽（又は計量槽）、反応及び処理槽類、及び原料、中間生成物、製品等が分離、濾過、乳化、溶解、吸収、抽出、蒸留、濃縮、乾燥、洗浄、粉砕、造粒、混練、コーティング、晶析等の処理工程に係わって留まる装置類が挙げられる。また、これらのプロセス装置に関連させて設けられるプロセス機器としては、撹拌機、混練機、ポンプ等の移送機器、計量・計測機、製造系の雰囲気（空気、水分、酸素、窒素、Ａｒ）、温度、圧力等の調節機器が挙げられる。
【００２４】
そこで、［図１］に示す本発明による回分式製造プロセスの自動化システムを説明するブロック線図を参照させると、本発明においては、このように製品を製造するに要する全ての単位工程は、予め特定する所定の製品を製品化させる製品工程表群４に登録・管理されている。このように製品工程表群４に登録・管理される製品工程表は、本発明においては、０個から１０００個、又は、既に上述する如く、実施した製品に係わる製品工程表は実績工程表９にストックされるので、本発明においては、実績製品工程表９から、逐次、製品工程表群４に移管登録させることができ、例えば、このような移管登録によっても、更に１０００個以上の製品工程表群にすることができる。本発明においては、先ず製造を指示させて製品化させる製品の製品工程表を製品工程表群４から選択させて、選択製品５の製品工程表として製造計画書１に呼出させる。このように製造計画書１に呼出された選択製品５の製品工程表には、既に上述した一次工程情報２が登録されていて、この選択製品５を製品化させるに際して、既に上述した２次工程情報３の有無を確認し、有りの場合には、一次工程情報２に修正又は追加させるために、選択製品５の製品工程表は、一次工程情報１を一次工程情報２に照合させて、適宜修正させることができる。このように得られる製品工程表に盛られる単位工程は、コンピュータによって翻訳されて、工程動作情報６として出力されて、分配制御装置７に伝達される。また、このように伝達される工程動作情報は、［図１］には図示されてはいないが、本発明においては、時系列下に直列及び／又は並列させて伝達させることができる。このように分配制御装置７に伝達される工程動作情報は、分配制御装置７によって出力されて、プロセス装置及びプロセス機器に係わる製造装置８をターゲットに各種の駆動機器、各種の作動弁、各種の調節器、各種の計測及び計量器とから選ばれる何れか複数のプロセス動作部［撹拌機、混練機、ポンプ等の移送機器、製造系の雰囲気（空気、水分、酸素、窒素、Ａｒ）、温度、圧力等の調節機器が動作部の対象である］を駆動及び作動させて選択製品５を製品化させる。また、本発明においては、このように分配制御装置７を介して出力させて製品化を済ませた工程動作情報は、分配制御装置７を介して、実績工程表９にストックされる。
【００２５】
そこで、［図２］の本発明による自動化システムにおける選択製品の製造を実行させる動作手順の一例を示すフローチャートを参照すると、本発明においては、既に上述した如く、このフローチャートの動作手順と分配制御装置の実行とが常に１：１の関係でプログラムされているので、まず、製造計画書に呼出された選択製品を製造開始させると、フローＳ２１で、制御するプロセス装置を、次のプロセス装置に切替え指示があって、フローＳ２２で、その製品工程表にそのプロセス装置でその単位工程を実行可能か、製造実行中であるかの判定がなされる。判定結果「ＹＥＳ」であれば、フローＳ２３で、そのプロセス装置での単位工程が実行されてフローＳ２４で、その工程の進捗度の判定がなされる。判定結果「ＹＥＳ」であれば、フローＳ２５で、その製品工程表におけるそのプロセス装置での単位工程の進捗度が終了処理の方向にあれば、フローＳ２６で、全てのプロセス装置及び全てのプロセス機器での単位工程が終了したかの判定がなされる。判定結果「ＹＥＳ」であれば、所定の選択製品の製品化は終了する。一方、このフローチャートに沿って、その単位工程に係わって各動作判定に「ＮＯ」の出力指示がでれば、［図２］の一例に示すように「フローＳ２２」、「フローＳ２４」での判定「ＮＯ」が「フローＳ２６」での判定「ＮＯ」として、「フローＳ２１」にフィードバックされて、全単位工程は動作済みである。
【００２６】
従って、この［図２］に示す、最も単純なシステム動作の一例からも明らかなように、本発明の自動化システムの特徴であって、既に上述するように、回分式製造プロセスで製品を製造させるプロセスを実行させるに、使用される原料種、プロセス装置、プロセス機器とに係わって、発生する変化要素（量的変化、動作的変化及び時間的変化）の全てを、単位工程と定義して登録されるので、例え、回分式製造プロセスに潜在する煩雑な変化要素又は新規に追加される変化要素が生じても、その登録する単位工程を追値制御としてプログラム制御させて、その単位工程に「ＹＥＳ」／「ＮＯ」の判定を下す、極めて簡便なシステム手法で自動化制御されていることがよく理解される。
【００２７】
そこで、既に上述する如く、本発明においては、回分式製造プロセスにおいては、原料を単一又は複数の装置に仕込み、その製品が製造プロセスにおいて反応及び／又は非反応下に製品化されるに、その装置が単一又は多段及び／又は並列に設ける複数の装置で、また、仕込まれる原料が「原料」→「製品化」される場合であったり又は「原料」→「中間生成物」→「製品化」であったり、また、その製品化の進捗過程には、それぞれ時間的、温度的、装置的に異なる変化要素がプロセスとして係わることに着目でき、回分式製造プロセスにおいて製品を製造させるには、量的変化、動作的変化及び時間的変化に係わって発生する変化要素の全てを単位工程とすることを見出される。しかも、従来から回分式生産様式に見られる経時的に、又は工程的に煩雑で一様に進捗させ難い作業手順を、以下に説明する「製品工程表」形式（又は本発明では「工程進捗表」形式とも称する）にプログラム化させたものである。
【００２８】
すなわち、本発明において、好ましく実施される「製品工程表」形式には、縦行と横列とを人的に又は自動的に指示すれば、工程動作情報が、登録され、又は呼出される情報登録セルが設けられている。この縦行には選択製品の製造に要する全操作、全工程の始動順位を登録させる。一方、横列には全操作、全工程に対応する各工程コード、その各工程コードに対応する単位工程名、その各単位工程に係わってｎ個の設定値（ｎ＝１〜４の整数）と、その各単位工程の設定値を時系列下に直列に実行させる動作順位及びその特定の動作順位に係わって並列させて実行させる単位工程と、且つ各単位工程が原料及び中間生成物及び製品に係わって、それに該当する既に上述したプロセス装置先とを、登録させて、出力対象としていることを特徴とするものである。
【００２９】
従って、所定の選択製品を生産させるに発生する単位工程を実行させる一次工程及び二次工程情報を、［図５］〜［図７］に図示すような「製品工程表」形式で対処させると、上記するように単位工程を進捗させるに経時的に直列及び／又は並列させて動作させなければならない煩雑な単位工程に係わる工程情報であっても、縦行・横列の指定のみで登録・管理・呼出しを可能にさせる著しく簡便なシステム実行プログラムとして適宜回分式製造プロセスに利用されると言える。また、このような形式であることから、縦行・横列の指定のみで登録セルを指定されることは、突発的な割込み作業、また、人的作業を含めて工程の組換え変更などにも自在に対処できるシステム実行プログラムと言える。
【００３０】
以上から、本発明による回分式製造プロセスの自動化システムは、このような「製品工程表」形式のシステム実行プログラムを用いることで、選択製品を製品化させる工程動作情報に係わって駆動及び作動させるプロセス動作部の全てを、完全自動制御下に実行させられる。また、本発明による回分式製造プロセスの自動化システムは、工程動作情報に係わって駆動及び作動するプロセス動作部の全てが自動制御下にあって、突発的に発生する変化要素に対処させて手動動作で単位工程を自在に対応させられるし、その後においても継続させて一連の単位工程を自動制御下に実行させられるものである。
【００３１】
そこで、本発明によれば、このような特徴を有する単位工程を導入させて、好ましくは、このような「製品工程表」形式によって動作プログラム化させられことで、本発明において定義し・導入する単位工程によって、極めて簡便なシステム手法として、システム的に単位工程を動作させられることを以下に示す動作実施例で容易に説明される。
【００３２】
回分式製造プロセスにおいて、例えば、原料に係わって、自動で動作させたり、手動で動作させたり等のような変化要素に対しても、それぞれ単位工程として対処する。例えば、［図５］に図示する製品工程表を参照すると、工程コードＡ１０の工程名：シンナー、工程コードＡ０１の工程名：トルエン、工程コードＡ０２の工程名：キシレン及び工程コードＡ０３の工程名：モノマーＡ等は自動原料であって、これに係わる全ての変化要素、すなわち単位工程は自動制御下に動作させている。同様に［図５］に図示する製品工程表を参照すると、工程コードＭ１０１の工程名：手動原料１、工程コードＭ１０２の工程名：手動原料２及び工程コードＭ１０３の工程名：手動原料３等は非自動制御下に動作させている。そこで、［図３］に図示する製品工程表の単位工程のフローチャート図は、自動原料と手動原料とを対処させる本発明による自動化システムの動作一例を示す。［図３］を参照すると、実行指示された装置において、その単位工程名が自動原料の指示であれば、まず、その装置に対して単位工程か又はオペレータへのメッセージ工程かの判定が出され、フローＳ３１の段階で、判定結果が「ＹＥＳ」であれば、フローＳ３２の単位工程が実行される。フローＳ３１の段階で、判定結果が「ＮＯ」であれば、フローＳ３４のメッセージ処理へ、フローＳ３１及びフローＳ３３の何れもの段階で、判定結果が「ＮＯ」であれば、フローＳ３５の段階で、自動原料計量工程かの判定に、判定結果「ＹＥＳ」として判定されて、その装置に対して、フローＳ３６として自動原料計量指示が実行される。また、その単位工程名が手動原料の指示であれば、同様なフロー判定を経て、フローＳ３１、フローＳ３３、フローＳ３５の何れもの段階で、判定結果が「ＮＯ」と判定され、フローＳ３７の段階で、手動原料工程かの判定がだされ、判定結果「ＹＥＳ」として判定されて、その装置に対して、フローＳ３８として手動原料の処理を実行させ、且つその装置に対しては、フローＳ３９の段階で、他の単位工程を実行させる指示の有無を確認させる。
【００３３】
また、［図５］〜［図７］に図示すように「製品工程表」の単位工程を実行させるに、その単位工程の設定値が登録されている。また、既に［図１］を参照して説明済みであるが、本発明の自動化システムを実行させることで、実行させた単位工程の実績値が得られ、本発明の自動化システムはその実績値を適宜反映させられる特徴を有している。そこで、［図４］に図示するフローチャート図を参照させて、本発明の自動化システムの特徴を適宜実行されることについて、以下に説明する。
【００３４】
そこで、［図４］に図示するフローチャートにおいて、フローＳ４１で、その単位工程が確認工程かの判定に、結果「ＹＥＳ」であれば、フローＳ４２で、開始確認指示がされたかの判定に、結果「ＹＥＳ」であれば、フローＳ４３で、既にその単位工程が開始されているかの判定に、例えば、結果「ＮＯ」であれば、フローＳ４４で、必要に応じて製品工程表に登録するその単位工程の動作目標である設定値１〜４を、制御装置へ（［図１］に図示する分配制御装置７）伝達させるため、フローＳ４５で、その単位工程の開始を分配制御装置７へ指示する。なお、この時点のフロー段階は、フローＳ４３の判定結果、「ＹＥＳ」でその単位工程が既に動作されていて、その単位工程は、動作目標の設定値１〜４の指示待機中である。また、この段階で、その単位工程を動作させるに、必要に応じて、実績値１〜２を反映させるに、フローＳ４６及びフローＳ４７を介して、実績値１〜２が分配制御装置７から伝達されて、工程が進捗される。この設定値１〜４の指示待機中である段階に、上記するフローＳ４６及びフローＳ４７を介して、分配制御装置７は、その単位工程を動作させるプロセス装置及びプロセス機器（［図１］に図示する製造装置８）に係わる複数のプロセス動作部を駆動又は作動させ、フローＳ４８で、工程の終了を信号が分配制御装置７からの伝達されたかの判定待ちで、判定「ＹＥＳ」であれば、フローＳ４９で、その単位工程に係わる設定値１〜４及び実績値を踏まえての動作は終了する。
【００３５】
また、プロセス装置［反応槽（装置名：Ｒ−１０１）、計量槽（装置名：Ｖ−２０１）、希釈槽（装置名：Ｖ−２０２）］を用いて、製品名：製品Ａ（製品コード：Ｐｒｏｄｕｃｔ−Ａ）を回分式製造プロセスで連続させて製品化させる自動化システムについて、［図５］〜［図７］に図示する製品工程表を参照させながら以下に説明する。なお、製品工程表中に記載する自動原料とは、自動制御下にプロセス機器において動作させる原料を示し、手動原料とは、非自動制御下の動作を示す。また、本発明における希釈槽とは、例えば、濃厚に製品を製造させて、出荷される製品は、希釈させて最終製品に仕上げる装置を示す。
【００３６】
まず、製品Ａを製造させるため、［図６］に図示する製品工程表に基づいて、原料を仕込み先の装置名：Ｖ−２０１の計量槽に、予め原料を計量する。工程名：メタノール（工程コード：Ａ０６）、工程名：エタノール（工程コード：Ａ０８）、工程名：シンナー（工程コード：Ａ１０）のそれぞれ設定値量で、工程順序３０→６０→７０番目の指示通り、仕込み先の装置：Ｖ−２０１へ自動制御下に仕込まれる。これまでの工程フローにおいて、工程順序５０で工程名：撹拌機（工程コード：０７）が、工程順序４０で設定された撹拌速度で撹拌されている。更に、工程順序８０→９０→１００→１１０番目の指示通りに、工程名：手動原料１、２、３及び４（工程コード：それぞれＭ１０１〜Ｍ１０４）のそれぞれ設定量を仕込み先の装置：Ｖ−２０１へ仕込まれる。次いで、工程名：温調（工程コード：０５）を、工程順序１２０番目で設定した選定温度に工程順序１３０で温度調整ＯＮにして、工程順序１４０で、工程名：時間待ち１の設定時間で温度調節を済ませる。この段階までに、本実施例では工程１番から工程１５番目まで、登録させている単位工程が進捗実行されている。これで、装置Ｖ−２０１の原料は、反応槽Ｒ−１０１への移送準備を完了するので、温調機及び撹拌機はｏｆｆになって、計量槽に係わる自動運転を終了させる。
【００３７】
次いで、計量を完了した原料計量槽Ｖ−２０１の仕込み原料を、反応槽Ｒ−１０１へ移送させて自動制御下に製品Ａの製造を開始させる。そこで、［図５］に図示する製品工程表を参照させて以下に説明をすると、まず、反応槽Ｒ−１０１を工程名：自動運転開始の確認を行う。工程順序２０で確認ＯＫであれば、工程順序３０で工程名：シンナー（工程コード：Ａ１０）の設定値量を装置Ｒ−１０１に仕込むことで、計量槽Ｖ−２０１からの計量済み原料の仕込み（移送）待ちとなって、工程順序５０で移送開始される。次いで、設定値温度及び異常高温度を設定させて、工程順序８０で工程名：温調ＯＮで温度調整をすると同時に、工程順序９０で工程名：撹拌機運転モード（連続）で、工程順序１００で設定された撹拌速度で、撹拌機ＯＮにする。次いで、工程名：トルエン（工程コード：Ａ０１）、工程名：キシレン（工程コード：Ａ０２）、工程名：モノマーＡ（工程コード：Ａ０３）のそれぞれ設定値量で、工程順序１２０→１３０→１４０番目の指示通り、仕込み先の装置：Ｒ−１０１へ自動制御下に仕込まれる。次いで、温度上昇待ちを確認後、工程名：手動原料投入判定ＯＫで、工程順序１７０→１８０→１９０番目の指示通りに、工程名：手動原料１、２及び３（工程コード：それぞれＭ１０１〜Ｍ１０３）のそれぞれ設定量を仕込み先の装置：Ｒ−１０１へ仕込まれる。その際に、必要に応じて、滴下時間を設定させる又は撹拌速度を変速させる場合には、工程順序２００→２１０→２２０→２３０等の如く工程を設けて対処させて反応を進捗させられる。この段階までに、本実施例では工程１番から工程２３番目まで、登録させている単位工程が進捗実行されている。これで、反応済みの製品は、製品Ａに仕上げるため、希釈槽Ｖ−２０２への移送準備完了させるため、工程順序２５０で時間待ち１を設定して、撹拌機及び温調をｏｆｆにして、自動運転を終了させる。
【００３８】
次いで、本実施例においては、製造させた製品を希釈槽：Ｖ−２０２に仕込み（移送）させて、希釈処理を施して、製品Ａに仕上げる。そこで、［図７］に図示する製品工程表を参照させて説明すると、まず、希釈槽Ｖ−２０２において、工程名：自動運転開始の確認を行う。工程順序２０で確認ＯＫであれば、工程順序３０及び４０で、工程名：反応槽Ｒ−１０１からの移送開始を実行させ、希釈槽Ｖ−２０２へ反応液を移送させる。工程順序５０で設定された撹拌速度で撹拌機ＯＮにし、工程順序６０で、工程名：温調ＯＮにして、工程順序７０で、工程名：時間待ち１を設定させて、この間に工程順序８０で、設定した温度に温調させた後、工程順序１００で、工程名：時間待ち１を設定させて、工程順序１１０で、工程名：希釈液（工程コード：Ａ０９）の設定値量を仕込み先の希釈槽Ｖ−２０２へ充填させるため、工程順序１２０で、撹拌速度を変速且つ工程順序１３０で、工程名：時間待ち１を設定させた後、工程順序１４０で、充填準備判定ＯＫを確認して、工程順序１５０で、充填を開始させて、工程順序１６０で充填終了を待つ。次いで、撹拌機及び温調をｏｆｆにして、工程順序１９０で自動運転終了の確認をする。この段階までに、本実施例では工程１番から工程１９番目まで、登録させている単位工程が進捗実行されている。
【００３９】
以上から、希釈槽Ｖ−２０２で、移送された反応内容物が製品Ａに仕上げされていてもすなわち、製品Ａの製造させる工程の全てが終了していなくとも、反応槽Ｒ−１０１で全ての工程の終了が確認されていれば（実際には、希釈槽での工程５である反応槽からの移送開始され、工程順序５０で撹拌機の撹拌速度の設定時点で反応槽からの反応内容物の移送は完了している）、製品Ａの複数ロットである次のロット製造を開始させることができる。
【００４０】
すなわち、工程４と工程１は、各装置間にて同期をとる工程であることから、工程２は実際に移送を指示させる工程であるから、分配制御装置７にて、計量槽工程における工程２と、反応槽工程の工程１の両方とも実行したことが検知されている。また、工程３と工程５は、各装置間にて同期をとる工程であるから、分配制御装置７にて、反応槽工程における工程３と、希釈槽工程の工程５が両方とも実行したことを検知することで、工程３と工程５は終了する（工程６は実際に移送の実行を指示する工程である）。また、これらのプロセス装置の各槽（反応槽、計量槽、希釈槽）は、本発明において特徴ある単位工程を定義したことにより、これらの各槽（反応槽、計量槽、希釈槽）を、一つの単位装置として独立した動作を可能にさせ、回分式製造プロセスでありながら、効率よく連続させて生産できる自動化システムを提供できると言える。
【００４１】
そこで、［図８］には、製品Ａを製造するプロセス装置［計量槽（又は滴下槽）、反応槽、希釈槽］において、製品Ａの複数のロット（Ａ、Ｂ、Ｃ）を同一のプロセス装置を続させて動作させて製造させる概念図が示されている。このように各槽を効率よく運転させることは、既に［図５］〜［図７］に図示する各槽の製品工程表に基づいて製品Ａを、自動制御下にあるプロセス装置をシステム動作させて、製品ＡであるロットＡの計量槽（又は滴下槽）の単位工程が終了すれば、この計量槽（又は滴下槽）において製品ＡのロットＢの計量槽（又は滴下槽）の単位工程を開始されるので、本発明による回分式製造プロセスの自動化システムによって、製品Ａの複数のロット（Ａ、Ｂ、Ｃ）を連続させて製造できる実施を示している。従って、この複数のロット（Ａ、Ｂ、Ｃ）として連続させて製造させることは、同時に、各ロットを製品Ａと異なる製品Ｂ及び製品Ｃとして複数の品種を連続させて製造させられることを示している。
【００４２】
また、本発明によれば、このような「製品工程表」形式による動作プログラムを用いることで、時系列下に特定の単位工程に係わって並列させて動作せる実施例について、［図９］及び［図１０］に図示する複数の単位工程の動作例を示すブロック図及びその動作を登録する製品工程表とを参照すると、［図９］には工程コード５の装置Ｖ−１が減圧調整（真空引き）の動作中にある時系列下に、工程コード２７及び工程コード３０の反応槽（又は希釈槽）の装置Ｖ−２及び装置Ｖ−３を並列させて加熱処理を実行させる実施例である。すなわち、［図１０］に図示する製品工程表から明らかなように、工程順序６０において、装置Ｖ−１、Ｖ−２及びＶ−３に係わって、工程７番から工程１４番目が並列して動作されている。この段階で、装置Ｖ−１の真空引きが終了するタイミングで、装置Ｖ−２及び装置Ｖ−３の加熱処理が並列して終了するタイミングで動作させている。また、工程コード５で真空引きを開始して、工程コード４０で終了する時間１８０分を設定し、工程コード４１で加熱を開始して終了するまでの時間９０分を設定した場合に、真空引きと加熱開始を同じタイミングで作動させると、装置Ｖ−２及びＶ−３の加熱処理が終了してから装置Ｖ−１の真空引きが終了するまでの９０分間、無駄な加熱をしないように、装置Ｖ−２及びＶ−３の加熱開始のタイミングをずらして、動作するように［図１０］に図示する製品工程表にプログラムされている。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上から、本発明によれば、回分式製造プロセスにおいて、製品を製造させるに、原料、プロセス装置、プロセス機器等に係わって発生する量的、動作的及び時間的な変化要素、また、これら単独変化要素の組合わせ変化要素の全てを、回分式製造に必要な単位工程として、「製品工程表」形式の製造動作プログラムを導入させることで、その単位工程の多くが、経時的に、又は工程的に煩雑で一様に進捗させ難い作業手順を有する回分式製造プロセスに対して、著しく簡便なシステム手法で自動化させて、製造工程を効果的に進捗させ、且つ突発的な割込み作業、また、人的作業を含めて工程の組換え変更などにも自在にトータル的に対処できる自動化システムとして提供させることができる。
【００４４】
また、本発明による回分式製造プロセスの自動化システムを導入すれば、複数の生産プロセスを集中管理され生産現場の省力化、生産設備の増設・改造の迅速対応化、生産途中での手動操作・変更が容易なので変量多品種のプロセスのシステム化、プロセス状態及び警報等を多様な形式で出力する監視機能化等に効果的に対処することができる。
【００４５】
また、本発明によるこのような回分式製造プロセスの自動化システムは、合成樹脂プラント、塗料製造プラント、医薬原体製造プラント、化粧品製造プラント、粘・接着剤製造プラント、食品製造プラント、インキ製造プラント、ファインケミカル、ナノテク素材等の各種素材製品分野の製造プラントや、蒸留、濾過・分離、乳化、吸収、抽出、晶析、洗浄、粉砕等の各種単位操作分野の処理プラントや、造粒、混練、コーティング等の各種表面処理プラント等の分野に最適な自動化システムとして提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による回分式製造プロセスの自動化システムを説明するブロック線図である。
【図２】本発明による自動化システムの動作手順を実行させる一例を示すフローチャート図である。
【図３】本発明による自動化システムの製品工程表において、原料に係わる単位工程の実行例を示すフローチャート図である。
【図４】本発明による自動化システムの製品工程表に登録する単位工程を実行させるに際して、その設定値の実行及び実績値を反映させる一例を示すフローチャート図である。
【図５】本発明による自動化システムにおける選択製品を製造させるプロセス装置（計量槽、反応槽、希釈槽）に係わる一次工程情報がプログラムされた製品工程表を示す。
【図６】［図５］に関連して選択製品に係わる一次工程情報がプログラムされた製品工程表を示す。
【図７】［図５］及び［図６］に関連して選択製品に係わって一次工程情報がプログラムされた製品工程表を示す。
【図８】同じプロセス装置（計量槽、反応槽、希釈槽）において複数のロットの選択製品を連続させて回分式製造一例を表すブロック概念図である。
【図９】回分式製造プロセスにおいて、複数の単位工程の並列動作例を示すブロック概念図を示す。
【図１０】［図９］に示す並列動作例を示す製品工程表の一例である。
【符号の説明】
【００４７】
１  製造計画書
２  一次工程情報
３  二次工程情報
４  製品工程表群
５  選択製品
６  工程動作情報
７  分配制御装置
８  製造装置
９  実績工程表
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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